JP2001504403A - 複合材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ガラス繊維系、鉱物繊維系又は派生木材製品系基体と、前記基体と機能的に接触しており、且つａ）コロイド無機粒子を、ｂ）一般式（Ｉ）

Description

【発明の詳細な説明】 複合材料 本発明は、ガラス繊維系、鉱物繊維系又は派生木材製品系基体と、前記基体と 機能的に接触しており、且つ ａ）コロイド無機粒子を、 ｂ）一般式（Ｉ） Ｒ_x−Ｓｉ−Ａ_4-x （Ｉ） （式中、基Ａは同一又は異なり、ヒドロキシル基又は加水分解により除去できる メトキシを除く基であり；基Ｒは同一又は異なり、加水分解により除去できない 基であり；ｘは０、１、２又は３であるが、但し、シランの少なくとも５０モル ％でｘ≧１である） により表される一種以上のシランで、存在する加水分解性基に対して化学量論量 未満の量の水を用いたゾルゲル法の条件下で表面変性してナノ複合体ゾルを形成 し、必要に応じて、ナノ複合体ゾルの加水分解及び縮合をさらにおこなってから 、前記基体と接触させた後、硬化することにより得られる、ナノ複合体と、を特 徴とする複合材料に関する。 上記基体は、極めて多種多様な物理的形態でよく、また、上記ナノ複合体も、 種々の分布形態で存在してよい。例えば、ナノ複合体は、上記基体を連続被覆又 は塗膜の形態で部分的又は全体的に被覆してもよいし、複数の薄板状支持体間に 存在していてもよい。この種の複合材料の具体例としては、熱安定性のある含浸 物を備えた、繊維、トワイン、ヤーン並びに半製品、例えば、織布、ニット、組 物及び不織布が挙げられる。 別の態様では、ナノ複合体は、複数の基体間で不連続又は均等な点状接触部位 を形成してもよく、及び例えば、マトリックスのようにして粒状、綿状又は繊維 状支持体と結合させてもよい。後者の種類の複合材料の具体例としては、ガラス 繊維系又は鉱物繊維系断熱材並びに木繊維スラブ、パーティクルボード、ウッド コア合板、合板及び木毛建築スラブ等の木材から得た材料系断熱材が挙げられる 。特定の目的に、ガラス繊維と木材との混合物は、例えば、難燃性チップボード に 用いることもできる。 適当な基体の例として、ガラス繊維、天然又は人工の鉱物繊維、例えば、アス ベスト、鉱質綿、石綿、及び酸化物セラミック繊維をはじめとするセラミック材 料の繊維；セルロース、木毛、木粉、木片、紙、板紙、木板、木縁取材及び木積 層物の形態の木材から得た材料が挙げられる。 用語「繊維状基体」とは、中空繊維及びウイスカーを含む個々の繊維か、対応 の繊維束、スレッド、ロープ、トワイン及びヤーンか、半製品、例えば、織布、 ニット、ブレード、織物、不織布、フェルト、ウエブ、シート及びマットを意味 する。これらの具体例としては、ガラスウール、ガラス繊維マット及び鉱物ウー ル、例えば、スラグウール、シンダウール、ロックウール又は玄武岩繊維が挙げ られる。 本発明で用いられるナノ複合体は、コロイド無機粒子（ａ）を、ゾルゲル法の 条件下、必要に応じて他の添加物（ｃ）の存在下、一種以上のシラン（ｂ）で表 面変性することにより調製される。 ゾルゲル法の詳細は、Ｃ．Ｊ．Ｂｒｉｎｋｅｒ，Ｇ．Ｗ．Ｓｃｈｅｒｅｒ：「 Ｓｏｌ−Ｇｅｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ−Ｔｈｅ Ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍ ｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｓｏｌ−Ｇｅｌ−Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」、Ａｃａｄｅｍｉ ｃ ｐｒｅｓｓ、ボストン、サンディエゴ、ニューヨーク、シドニー（１９９０ ）並びにＤＥ１９４１１９１、ＤＥ３７１９３３９、ＤＥ４０２０３１６及びＤ Ｅ４２１７４３２に記載されている。 ここで、本発明で用いることができるシラン（ｂ）の具体例並びに加水分解に より除去することができるそれらの基Ａ及び加水分解により除去することができ ないそれらの基Ｒの具体例を記載する。 加水分解により除去できる基Ａの好ましい例としては、水素、ハロゲン、（Ｆ 、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩ、特にＣｌ及びＢｒ）、アルコキシ（特にエトキシ、ｎ−プ ロポキシ、イソプロポキシ及びブトキシ等のＣ_2-4アルコキシ）、アリールオキ シ（特にフェノキシ等のＣ_6-10アリールオキシ）、アルカリールオキシ（例えば 、ベンジルオキシ）、アシルオキシ（特に、アセトキシ及びプロピオニルオキシ 等のＣ_1-4アシルオキシ）及びアルキルカルボニル（例えば、アセチル）が挙げ ら れる。さらに適当である基Ａには、アミノ基（例えば、上記のアルキル、アリー ル及びアラルキル基を有するモノ−又はジアルキル−、−アリール−及び−アラ ルキルアミノ基）、アミド基（例えば、ベンゾアミド）及びアルドキシム又はケ トキシム基がある。また、２つ又は３つの基Ａがいっしょになって、Ｓｉ原子を 錯化した成分、例えば、グリコール、グリセロール又はピロカテコール由来のＳ ｉ−ポリオール錯体を形成してもよい。特に好ましい基Ａは、Ｃ_2-4アルコキシ 基、特にエトキシ基である。メトキシ基は、過度に高い反応性（ナノ複合体ゾル の処理時間が短い）を有するので、得られるナノ複合体及び／又は複合材料は可 撓性が不十分であり、本発明の目的には、上記の基ほどには適当でない。 上記の加水分解性基Ａは、必要に応じて、１つ以上の通常の置換基、例えば、 ハロゲン原子又はアルコキシ基を有していてもよい。 加水分解により除去することのできない基Ｒは、好ましくはアルキル（特に、 メチル、エチル、プロピル及びブチル等のＣ_1-4アルキル）、アルケニル（特に 、ビニル、１−プロペニル、２−プロペニル及びブテニル等のＣ_2-4アルケニル ）、アルキニル（特に、アセチレニル及びプロパルギル等のＣ_2-4アルキニル） 、アリール（特に、フェニル及びナフチル等のＣ_6-10アリール）及び対応のアル カリール及びアリールアルキル基より選択される。これらの基も、必要に応じて 、１つ以上の通常の置換基、例えば、ハロゲン、アルコキシ基、ヒドロキシ基、 アミノ基又はエポキシド基を有していてもよい。 上記のアルキル基、アルケニル及びアルキニル基は、シクロプロピル、シクロ ペンチル及びシクロヘキシル等の対応の環状基を含む。 特に好ましい基Ｒは、置換又は非置換Ｃ_1-4アルキル基、特にメチル基及びエ チル基、並びに置換又は非置換Ｃ_6-10アリール基、特にフェニル基である。 また、上記式（Ｉ）におけるｘは、０、１又は２が好ましく、特に好ましくは ０又は１である。また、式（Ｉ）のシランの少なくとも６０モル％、特に少なく とも７０モル％において、ｘ＝１であることが好ましい。特定の場合では、さら に好ましくは式（Ｉ）のシランの８０％超又はさらに好ましくは９０モル％超（ 例えば、１００モル％）において、ｘ＝１であることが好ましいことがある。 本発明による複合材料は、例えば、成分（ｂ）として、メチルトリエトキシシ ラン（ＭＴＥＯＳ）のみ又はＭＴＥＯＳとテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）と の混合物を用いて調製できる。 一般式（Ｉ）で表されるシランの具体例としては、下式で表される化合物があ る： Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄、Ｓｉ（Ｏ−ｎ−又はｉｓｏ−Ｃ₃Ｈ₇）₄、Ｓｉ（ＯＣ₄Ｈ₉）₄ 、ＳｉＣｌ₄、Ｓｉ（ＯＯＣＣＨ₃）₄、ＣＨ₃−ＳｉＣｌ₃、ＣＨ₃−Ｓｉ（ＯＣ₂ Ｈ₅）₃、Ｃ₂Ｈ₅−ＳｉＣｌ₃、Ｃ₂Ｈ₅−Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、Ｃ₃Ｈ₇−Ｓｉ（ＯＣ₂ Ｈ₅）₃、Ｃ₆Ｈ₅−Ｓｉ−（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、Ｃ₆Ｈ₅−Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、（Ｃ₂Ｈ₅ Ｏ）₃−Ｓｉ−Ｃ₃Ｈ₆−Ｃｌ、（ＣＨ₃）₂ＳｉＣｌ₂、（ＣＨ₃）₂Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅ ）₂、（ＣＨ₃）₂Ｓｉ（ＯＨ）₂、（Ｃ₆Ｈ₅）₂ＳｉＣｌ₂、（Ｃ₆Ｈ₅）₂Ｓｉ（Ｏ Ｃ₂Ｈ₅）₂、（Ｃ₆Ｈ₅）₂Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₂、（ｉｓｏ−Ｃ₃Ｈ₇）₃ＳｉＯＨ、Ｃ Ｈ₂＝ＣＨ−Ｓｉ（ＯＯＣＣＨ₃）₃、ＣＨ₂＝ＣＨ−ＳｉＣｌ₃、ＣＨ₂＝ＣＨ−Ｓ ｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、ＨＳｉＣｌ₃、ＣＨ₂＝ＣＨ−Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₄ＯＣＨ₃）₃、Ｃ Ｈ₂＝ＣＨ−ＣＨ₂−Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、ＣＨ₂＝ＣＨ−ＣＨ₂−Ｓｉ（ＯＯＣＣ Ｈ₃）₃、ＣＨ₂＝Ｃ（ＣＨ₃）ＣＯＯ−Ｃ₃Ｈ₇−Ｓｉ−（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、ＣＨ₂＝Ｃ （ＣＨ₃）−ＣＯＯ−Ｃ₃Ｈ₇−Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、ｎ−Ｃ₆Ｈ₁₃−ＣＨ₂−ＣＨ₂ −Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、ｎ−Ｃ₈Ｈ₁₇−ＣＨ₂−ＣＨ₂−Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、 これらのシランは、公知の方法により調製できる；Ｗ．Ｎｏｌｌ、「Ｃｈｅｍ ｉｅ ｕｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅ ｄｅｒ Ｓｉｌｉｃｏｎｅ（シリコー ンの化学とテクノロジー）」、Ｖｅｒｌａｇ Ｃｈｅｍｉｅ ＧｍｂＨ、Ｗｅｉ ｎｈｅｉｍ／Ｂｅｒｇｓｔｒａ（ｅ、ドイツ（１９６８）。 縮合により形成される式：Ｒ_xＳｉＯ_(2-0.5x)のポリシロキサンとして示され る成分（ｂ）の上記成分（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に対する割合は、通常２０〜 ９５重量％、好ましくは４０〜９０重量％、特に好ましくは７０〜９０重量％で ある。 本発明において使用される一般式（Ｉ）で表されるシランは、全体的又は部分 的に、予備縮合物、即ち、式（Ｉ）で表されるシランの部分加水分解により製造 される化合物の単独又は他の加水分解性化合物との混合物の形態で使用できる。 このようなオリゴマー（好ましくは反応媒体に可溶なもの）は、縮合度が、例え ば約２〜１００、特に約２〜６である直鎖又は環状低分子量部分縮合物（ポリオ ルガノシロキサン）でよい。 式（Ｉ）のシランの加水分解及び縮合に用いられる水の量は、存在する加水分 解性基１モルあたり好ましくは水０．１〜０．９モル、特に好ましくは水０．２ ５〜０．７５モルである。存在する加水分解性基１モルあたり水０．３５〜０． ４５モルを用いると、特に良好な結果が得られることが多い。 コロイド無機粒子（ａ）の具体例として、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ａｌ₂ Ｏ₃、Ｙ₂Ｏ₃、ＣｅＯ₂、ＳｎＯ₂、ＺｎＯ、酸化鉄又は炭素（カーボンブラック 及び黒鉛）、特にＳｉＯ₂のナノレベル（粒子サイズが、好ましくは３００ｎｍ 以下、特に１００ｎｍ以下、特に好ましくは５０ｎｍ以下）で分散できるゾル及 び粉末である。 成分（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に対する成分（ａ）の割合は、通常５〜６０重 量％、好ましくは１０〜４０重量％、特に好ましくは１０〜２０重量％である。 ナノ複合体を調製するために、他の添加剤を、任意成分（ｃ）として、２０重 量％以下、好ましくは１０重量％以下、特に５重量％以下の量で用いることがで き、これらの例としては、硬化触媒、例えば、金属塩及び金属アルコキシド（例 えば、アルミニウムアルコキシド、チタンアルコキシド又はジルコニウムアルコ キシド）、有機バインダー、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセテ ート、澱粉、ポリエチレングリコール及びアラビアゴム、顔料、染料、難燃剤、 ガラス形成元素の化合物（例えば、ホウ酸、ホウ酸エステル、ソジウムメトキシ ド、酢酸カリウム、アルミニウムｓｅｃ−ブトキシド等）、防食剤及び塗布助剤 が挙げられる。本発明によれば、バインダーを使用するのは、上記添加剤よりは 好ましくない。 上記加水分解及び縮合は、酸縮合触媒（例えば、塩酸）の存在下、好ましくは ｐＨ１〜２で、ゾルゲル条件下、粘ちょうなゾルが得られるまで実施される。 アルコキシ基の加水分解で生成する溶媒の他にさらなる溶媒を使用しないのが 好ましい。しかしながら、必要に応じて、例えば、エタノール等のアルコール溶 媒や、又はテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルホルムアミド若しくはブ チルグリコール等の他の極性、プロトン性若しくは非プロトン性溶媒を用いるこ とができる。 好ましいゾル粒子モルホロジー及びゾル粘度を得るために、得られたナノ複合 体ゾルを特定の後反応工程に付するのが好ましい。この後反応工程では、反応混 合物を４０〜１２０℃の温度に、数時間〜数日の間加熱する。室温で１日保存す るか、６０〜８０℃で何時間か加熱するのがとりわけ好ましい。これにより、粘 度が好ましくは５〜５００ｍＰａｓ、特に好ましくは１０〜５０ｍＰａｓである ナノ複合体ゾルが得られる。また、ゾルの粘度は、溶媒を添加するか、反応の副 生成物（例えば、アルコール類）を除去することにより、特定の用途に適当であ る値に調整できることは勿論である。また、後反応工程は、溶媒含量の減少と組 み合わせることも好ましい。 複合材料におけるナノ複合体の重量割合は、好ましくは０．１〜８０重量％、 特に１〜４０重量％、特に好ましくは１〜２０重量％である。 基体とナノ複合体又はナノ複合体ゾルを、少なくとも成分（ｂ）の初期加水分 解の後及び最終硬化前のいずれか状態で合わせる。前記基体と接触させる前に、 ナノ複合体ゾルを、さらなるかなりの量の水に供給することにより、活性化する ことが好ましい。 接触は、当該技術分野において公知のいずれの手段でおこなってもよく、特定 の場合には、例えば、基体とナノ複合体ゾルを単純に混合したり、ナノ複合体ゾ ルへの又はナノ複合体ゾルによる、浸漬、噴霧若しくはシャワー、ナイフ若しく はスピンコーティング、注入、散布、ブラッシング等が有用であると思われる。 基体とナノ複合体との間の接着性を向上させるために、多くの場合、基体を、ナ ノ複合体又はその前駆体との接触の前に、通常の表面前処理、例えば、コロナ放 電、脱脂、プライマー、例えば、アミノシラン、エポキシシラン、澱粉若しくは シリコーンから調製したサイズ、錯化剤、界面活性剤等による処理に付するのが 有利である。 最終硬化の前に、乾燥工程を、室温又はそれよりもわずかに高い温度（例えば 、約５０℃以下）でおこなう。 実際の硬化又は予備硬化は、室温で実施できるが、５０℃を超える温度、好ま しくは１００℃を超える温度、特に好ましくは１５０℃以上の温度での熱処理が 好ましい。最大硬化温度は、とりわけ、融点及び／又は基体の耐熱性に依存する が、一般的には２５０〜３００℃である。しかしながら、無機基体の場合には、 それよりももっと高い硬化温度、例えば４００〜５００℃以上も可能である。硬 化時間は、一般的に数分〜数時間、例えば２〜３０分間の範囲である。 通常の熱硬化（例えば、空気循環炉における熱硬化）の他に、他の硬化法、例 えば、赤外線ビーム又はレーザービームによる硬化を使用してもよい。必要に応 じて、調製した複合体を、硬化前に造形プロセスに付することもできる。 また、本発明は、上記ナノ複合体の、上記基体への塗布及び／又は上記基体の 圧密化のための使用に関する。ここで、用語「圧密化」とは、上記基体を圧密化 及び／又は締固めした形態とするのに適当な手段を含む。これらの手段としては 、例えば、基体にナノ複合体を含浸させること、基体をナノ複合体のマトリック スに埋め込むこと、又は基体若しくは基体片をナノ複合体と接着若しくは接合す ることが挙げられる。用語「塗布」とは、特に、この基体又は基体片に、特定の 性質、例えば、耐酸化性、耐燃性、疎水性若しくは疎油性、硬度、不透性又は絶 縁性若しくは断熱性を付与するために、基体をナノ複合体により部分的又は完全 に埋封することを意味する。 以下、実施例により本発明をさらに説明する。以下に実施例では、用いたシリ カゾルは、固形分３０重量％、粒子サイズ７〜１０ｎｍのＢＡＹＥＲ社製水性シ リカゾル（「Ｌｅｖａｓｉｌ３００／３０」）である。さらに、実施例では、以 下の略語を使用する： ＭＴＥＯＳ＝メチルトリエトキシシラン ＴＥＯＳ＝テトラエトキシシラン ＰＴＥＯＳ＝フェニルトリエトキシシラン 実施例１ ＭＴＥＯＳ６５モル％と、ＰＴＥＯＳ１５モル％と、ＴＥＯＳ２０モル％との 混合物（又はＭＴＥＯＳ８０モル％とＴＥＯＳ２０モル％との混合物）を、シリ カゾル及び塩酸（触媒）とともに激しく攪拌して、シランの加水分解及び縮合に よりナノ複合体ゾルを調製する。シリカゾルにより導入される水の量は、加水分 解性基１モルあたり水０．８モルが存在するような量である。ゾルを調製してか ら約５分後、上記シラン混合物を、得られた混合物の総水分量がアルコキシ基１ モルあたり水０．４モルとなるように添加する。シリカゾルは、総固形分の約１ ４重量％を占める。 室温で約１２時間の後反応段階に続いて、上記混合物に、ゾルの総水分量がア ルコキシ基１モルあたり水０．５モルとなる量に水を添加する。約５分後に、混 合物は使用可能となる。 使用可能となった混合物を、湿したガラスウール上に噴霧リングを介して噴霧 し、空気循環炉中、約２００℃で約５〜１０分間硬化する。これにより、フェノ ール樹脂で接着したガラスウールと比較して火炎特性が大きく向上した弾性断熱 材が得られる。 実施例２ ＭＴＥＯＳ６８．７ｍｌ（８０モル％相当量）とＴＥＯＳ１９．２ｍｌ（２０ モル％相当量）とを混合し、混合物の半分をシリカゾル１１．７ｍｌ（シリカゾ ル１４．３重量％の割合に相当）及び濃塩酸０．３８６ｍｌとともに激しく攪拌 する。５分後、シラン混合物の残り半分を添加した後、更に５分間攪拌を続ける 。続いて、得られたゾルを後反応工程に付する（室温で２時間放置する）。これ により、加水分解性基１モルあたりのＳｉＯ₂固形分約３００ｇ／ｌ及び水０． ４モルを有する保存安定性予備縮合物が得られる。ロータリエバポレータにより 濃縮することにより、固形分を６０重量％に調整する。 バインダーを適用する前に、チタンイソプロピレート３．０ｍｌと水約２．５ ｍｌとを添加して、水分量が加水分解性基１モルあたり水０．５モルとする。こ のように調製した混合物と、ＳｉＯ₂からなる組成物の１５％となる量の木片と を混合する。続いて、得られた組成物を、１８０℃で１０分間ホットプレスボン ディングして、造形体を形成する。これにより、一般的なつや出し断熱プレスボ ードに似た造形体が、有機バインダーを使用せずに得られる。対応のプレートは 、従来の一つや出し断熱プレスボードの対応プレートと比較して、火炎特性が顕 著に向上している。実施例３ １．ゾルの調製 ＭＴＥＯＳ１７２ｍｌとＴＥＯＳ４８ｍｌとを混合する。これに、シリカゾル ２９ｍｌ及び硫酸（３５％）２ｍｌとを、激しく攪拌しながら添加する。５分後 、不透明なゾルが形成される。ゾルを、室温で４時間、後反応に付する。更に水 ３ｍｌを攪拌しながら添加する、添加約５分後に、混合物は使用可能となる。 ２．ゾルの適用 ２．１ 木片１００ｇとゾル６０ｍｌとを混合し、直径１２ｃｍのプレス金型で、圧力 ７．１ｍＰａ下、１０分間成形する。続いて、得られた成形体を、加熱可能なプ レス（上型及び下型が加熱されている）により、圧力２．６ｍＰａ、温度１００ ℃で約３時間プレスする。これにより、木片含量８２重量％の機械的に安定した 造形体が得られる。 ２．２ ロックウール粒体３００ｇと上記ゾル１０ｍｌとを混合し、直径１２ｃｍのプ レス金型により、圧力４．４ｍＰａで５分間プレスする。続いて、成形体を、循 環空気乾燥機中で、８時間、温度８０℃に暴露する。これにより、ロックウール 粒体含量１重量％の機械的に安定した造形体が得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 メンニーク，マーチン ドイツ連邦共和国 デー―66287 クイエ ルシエド，ミッテルシュトラーセ ５ (72)発明者 シュミット，ヘルムット ドイツ連邦共和国 デー―66130 ザール ブリュッケン―ギューディンゲン，イム・ ケーニグスフェルト 29 (72)発明者 アンゲネント，ライナー ドイツ連邦共和国 デー―46509 クサン テン，アム・ショーアー 13

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ガラス繊維系、鉱物繊維系又は派生木材製品系基体と、前記基体と機能的に 接触しており、且つ ａ）コロイド無機粒子を、 ｂ）一般式（Ｉ） Ｒ_x−Ｓｉ−Ａ_4-x （Ｉ） （式中、基Ａは同一又は異なり、ヒドロキシル基又は加水分解により除去できる メトキシを除く基であり；基Ｒは同一又は異なり、加水分解により除去できない 基であり；ｘは０、１、２又は３であるが、但し、シランの少なくとも５０モル ％でｘ≧１である） により表される一種以上のシランで、存在する加水分解性基に対して化学量論量 未満の量の水を用いたゾルゲル法の条件下で表面変性してナノ複合体ゾルを形成 し、必要に応じて、ナノ複合体ゾルの加水分解及び縮合をさらにおこなってから 、前記基体と接触させた後、硬化することにより得られる、ナノ複合体と、を特 徴とする複合材料。 ２．前記表面変性は、酸縮合触媒の存在下ｐＨ１〜２で実施したものであること を特徴とする、請求項１に記載の複合材料。 ３．ナノ複合体ゾルが、数時間〜数日間、室温〜１２０℃の温度で後反応に付し たものであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の複合材料。 ４．コロイド無機粒子（ａ）が、ナノスケールのＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂、 Ａｌ₂Ｏ₃、Ｙ₂Ｏ₃、ＣｅＯ₂、ＳｎＯ₂、ＺｎＯ、酸化鉄又は炭素のゾル及び分散 性粉末からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１ 項に記載の複合材料。 ５．ナノ複合体ゾルを調製するために、他の添加剤（ｃ）、例えば、硬化触媒、 有機バインダー、顔料、染料、難燃剤、ガラス形成元素の化合物、防食剤及び／ 又は塗布助剤を使用したことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載 の複合材料。 ６．ナノ複合体を調製するために、成分（ａ）を５〜６０重量％、好ましくは１ ０〜４０重量％、特に好ましくは１０〜２０重量％使用したことを特徴とする、 請求項１〜５のいずれか１項に記載の複合材料。 ７．ナノ複合体を調製するために、式Ｒ_xＳｉＯ_(2-0.5x)により表されるポリシ ロキサンとしての成分（ｂ）を２０〜９５重量％、好ましくは４０〜９０重量％ 、特に好ましくは７０〜９０重量％使用したことを特徴とする、請求項１〜６の いずれか１項に記載の複合材料。 ８．ナノ複合体を調製するために、他の添加剤（ｃ）を２０重量％以下、好まし くは１０重量％以下、特に好ましくは５重量％以下使用したことを特徴とする、 請求項５〜７のいずれか１項に記載の複合材料。 ９．式（Ｉ）における基Ａが、Ｃ_2-4アルコキシ基、好ましくはエトキシ基で あることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の複合材料。 １０．式（Ｉ）におけるＲが、非置換又は置換Ｃ_1-4アルキル基及び／又は置換 又は非置換Ｃ_6-10アリール基、好ましくはメチル基、エチル基及び／又はフェニ ル基であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の複合材料。 １１．式（Ｉ）におけるｘが、０、１又は２，好ましくは０又は１であることを 特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の複合材料。 １２．成分（ｂ）の少なくとも６０モル％、好ましくは少なくとも７０モル％が 、式（Ｉ）（式中、ｘ≧１、好ましくはｘ＝１）で表されるシランであることを 特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の複合材料。 １３．前記表面変性は、水を、存在する加水分解性基１モルあたり０．１〜０． ９モル、好ましくは０．２５〜０．７５モル用いて実施したものであることを特 徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の複合材料。 １４．ナノ複合体の重量割合が、０．１〜８０重量％、好ましくは１〜４０重量 ％、特に好ましくは１〜２０重量％であることを特徴とする、請求項１〜１３の いずれか１項に記載の複合材料。 １５．前記硬化を、熱的、好ましくは５０〜３００℃の温度で実施することを特 徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の複合材料。 １６．前記ナノ複合体を塗布した支持体、前記ナノ複合体を含浸した布、又は前 記ナノ複合体で強化した支持材料を含んでなる造形品の形態である、請求項１〜 １５のいずれか１項に記載の複合材料。 １７．ガラス繊維系、鉱物繊維系又は派生木材製品系基体の塗布及び／又は強化 のための、請求項１〜１３に記載のナノ複合体の使用。